JPH06106331A - 球状化黒鉛鋳鉄部品およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 所定の強度及び剛性を確保しつつ十分な薄肉
化・軽量化を図ることができる低コストの鋳鉄製シリン
ダブロックないし摺動部を備えた鋳鉄部品、及びその製
造方法を提供する。 【構成】 シリンダブロックのライナ部に対応する第２
中子４の周部に硫化鉄層５が形成された鋳型ＤＣに、ダ
クタイル鋳鉄の溶湯が注湯され、シリンダブロックが鋳
造される。このとき、硫化鉄層５によって第２中子４の
周部付近(ライナ部)では、ダクタイル鋳鉄が片状黒鉛鋳
鉄に改質され、耐摩耗性が高められる。そして、このシ
リンダブロックにおいては、本体部が強度及び剛性の高
いダクタイル鋳鉄で形成されるので、十分な薄肉化・軽
量化が図られる。また、ライナ部を別途形成する必要が
ないので、製造コストが低減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、球状化黒鉛鋳鉄部品お
よびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車部品の軽量化が進められて
いるが、シリンダブロックにおいても小型化ないし軽量
化が強く求められている。そこで、従来より主として鋳
鉄でつくられているシリンダブロックを、摺動部である
シリンダライナのみ鋳鉄で形成し、その他の部分をアル
ミ合金で形成したものが提案されている(例えば、特開
昭５８−２１１５５０号公報参照)。なお、かかるアル
ミ合金製シリンダブロックは、普通、鋳鉄製のシリンダ
ライナをアルミ合金で鋳ぐるむことによって製造され
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにシリンダブロックをアルミ合金化すると、アルミ合
金材料が高価でありかつ製造工程が複雑化するので、大
幅なコストアップを招くといった問題がある。そこで、
材料としては従来から用いられている比較的安価な鋳鉄
を用い、シリンダブロックの各部を薄肉化することによ
って軽量化を図るといった手法が考えられる。しかしな
がら、シリンダブロックを薄肉化するとその強度及び剛
性が低下するので、所定の強度及び剛性を確保しようと
すればそれほど大幅な薄肉化・軽量化は望めないといっ
た問題がある。

【０００４】これに対して、シリンダブロック用として
従来より用いられている鋳鉄よりも強度及び剛性の高い
鋳鉄材料を用い、薄肉化・軽量化を進めるといった対応
が考えられる。すなわち、シリンダブロック用の鋳鉄材
料としては、従来より耐摩耗性に優れた片状黒鉛鋳鉄
(ＦＣ)が用いられているが、例えばかかる片状黒鉛鋳鉄
よりも強度及び剛性の高いダクタイル鋳鉄(球状黒鉛鋳
鉄)を用いて十分な薄肉化・軽量化を図るわけである。

【０００５】しかしながら、かかるダクタイル鋳鉄は、
強度及び剛性には優れているものの、耐摩耗性が比較的
低いといった問題がある。このため、シリンダブロック
をダクタイル鋳鉄で形成する場合は、シリンダライナ部
のみ耐摩耗性の高い鋳鉄材料で別途形成する必要がある
ので、コストアップを招くといった問題がある。

【０００６】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めになされたものであって、所定の強度及び剛性を確保
しつつ十分な薄肉化・軽量化を図ることができる低コス
トの鋳鉄製シリンダブロックないし摺動部を備えた鋳鉄
部品、及びその製造方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達するた
め、第１の発明は、摺動部を備えた球状化黒鉛鋳鉄部品
の製造方法であって、鋳型の、上記摺動部に対応する部
位に黒鉛球状化抑制材を配置し、この後鋳型に球状化黒
鉛鋳鉄の溶湯を注湯し、球状化黒鉛鋳鉄部品を鋳造する
ようにしたことを特徴とする球状黒鉛化鋳鉄部品の製造
方法を提供する。

【０００８】第２の発明は、第１の発明にかかる球状化
黒鉛鋳鉄部品の製造方法において、球状化黒鉛鋳鉄部品
が、摺動部となるライナ部を備えたシリンダブロックで
あって、かつ黒鉛球状化抑制材が硫化鉄であることを特
徴とする球状化黒鉛鋳鉄部品の製造方法を提供する。

【０００９】第３の発明は、摺動部を備えた球状化黒鉛
鋳鉄部品であって、摺動部の表面付近のみ組織が片状黒
鉛鋳鉄に改質されていることを特徴とする球状化黒鉛鋳
鉄部品を提供する。

【００１０】第４の発明は、第３の発明にかかる球状化
黒鉛鋳鉄部品において、球状化黒鉛鋳鉄部品が、摺動部
であるライナ部を備えたシリンダブロックであって、ラ
イナ部をなすシリダボアの表面付近のみ組織が片状黒鉛
鋳鉄に改質されていることを特徴とする球状化黒鉛鋳鉄
部品を提供する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
図１及び図２は、夫々、本発明にかかる製造方法により
図３に示すような本発明にかかるシリンダブロックを製
造(鋳造)するための鋳型の立面断面図及び平面断面図で
ある。以下、図１〜図３を参照しつつ、かかるシリンダ
ブロックの製造方法を説明する。 (１)鋳型の組み立て 図１及び図２に示すように、かかるシリンダブロックの
製造工程においては、まず鋳型ＤＣが組み立てられる。
鋳型ＤＣの組み立て手順は次のとおりである。すなわ
ち、主型１(砂型)が所定の位置に配置され、この主型１
内に形成されたキャビティ２内の所定の位置に、クラン
ク室を形成するための下ぶくれ略円柱形の第１中子３
(砂型)と、ライナ部を形成するための円柱形の第２中子
４(砂型)とが配置される。

【００１２】次に、円柱形の第２中子４の周面、すなわ
ち鋳造物(シリンダブロック)のライナ部表面と対応する
位置に、黒鉛球状化抑制材である硫化鉄が塗布されて硫
化鉄層５が形成される。ここで、硫化鉄は適度な粘着性
をもつバインダ(例えば、事務用の糊)と混合されてペー
スト状となっており、かかるペーストが、はけ等を用い
て所定の厚み(例えば、０.５mm)で塗布され、硫化鉄層
５が形成される。なお、このように硫化鉄を含むペース
トを塗布するのではなく、発泡スチロールの薄板に硫化
鉄を糊付けし、この発泡スチロールの薄板を第２中子４
の周囲のキャビティ２内に配置するようにしてもよい。

【００１３】続いて、鋳造物(シリンダブロック)のウォ
ータジャケットと対応する位置において、キャビティ２
内にウォータジャケット用中子６(砂型)が配置された
後、主型１の上端面が上型７で閉じられ、鋳型ＤＣの組
み立てが完了する。かかる鋳型ＤＣにおいては、組み立
て後におけるキャビティ２の各部の厚みが比較的薄く設
定され、鋳造物(シリンダブロック)が十分に薄肉化され
るようになっている。

【００１４】(２)溶湯の注湯 このようにして組み立てられた鋳型ＤＣのキャビティ２
内に、溶湯供給通路８を通して、ダクタイル鋳鉄(球状
化黒鉛鋳鉄)の溶湯が注湯される。そして、キャビティ
２内に溶湯が充填された後、この溶湯が自然に冷却され
て凝固するが、硫化鉄層５付近、すなわちライナ部が形
成される部分では、注湯・凝固時にダクタイル鋳鉄が硫
化鉄によって片状黒鉛鋳鉄に改質される。

【００１５】すなわち、ダクタイル鋳鉄には、球状化元
素であるマグネシウム(Ｍg)が含まれているが、かかる
注湯・凝固時にこのマグネシウムが硫化鉄中の硫黄と結
合して硫化マグネシウム(ＭgＳ)を生成する。このた
め、硫化鉄層５付近では球状化元素であるマグネシウム
の含有率が低下し、片状黒鉛鋳鉄が生成されるわけであ
る。なお、硫化鉄層５付近以外の部分は、ダクタイル鋳
鉄の溶湯がそのまま凝固してダクタイル鋳鉄となる。

【００１６】(３)鋳造物の取り出し 鋳型ＤＣ内の溶湯が凝固した後、主型１と、各中子３,
４,６と、上型７とが除去され、図３に示すような鋳造
物すなわちシリンダブロック１０が得られる。前記した
とおり、鋳型ＤＣのキャビティ２の各部が、比較的薄手
に形成されているので、このシリンダブロック１０は十
分に薄肉化され、軽量化されている。

【００１７】このシリンダブロック１０においては、ラ
イナ部１１(摺動部)のみが耐摩耗性の高い片状黒鉛鋳鉄
で形成され、その他の部分は強度及び剛性の高いダクタ
イル鋳鉄で形成されている。なお、このようにして製造
されたシリンダブロック１０の、本体部の金属組織(ダ
クタイル鋳鉄)の顕微鏡写真と、ライナ部１１の金属組
織(片状黒鉛鋳鉄)の顕微鏡写真とを、夫々、図４と図５
とに示す。したがって、シリンダブロック１０は十分に
薄肉化・軽量化されているのにもかかわらず強度及び剛
性が十分に確保される。また、ピストンとの摺動部であ
るライナ部１１では十分な耐摩耗性が確保されている。
なお、シリンダブロック１０が鋳鉄で形成されているの
で、低コストとなるのはもちろんである。また、かかる
製造方法によれば、ライナ部１１が鋳造時に本体部と一
体形成され、ライナ部１１を別途形成する必要がないの
で、そのコストが一層低減される。

【００１８】

【発明の作用・効果】第１の発明によれば、球状化黒鉛
鋳鉄部品の鋳造時に、摺動部に対応する部位では黒鉛球
状化抑制材によって球状化黒鉛鋳鉄が片状黒鉛鋳鉄に改
質される。このため、球状化黒鉛鋳鉄部品の本体部では
強度及び剛性の高い球状化黒鉛鋳鉄組織が形成される一
方、摺動部では耐摩耗性の高い片状黒鉛鋳鉄組織が形成
される。このため、本体部の強度及び剛性を十分に確保
しつつ摺動部の耐摩耗性を高めることができる。

【００１９】第２の発明によれば、基本的には第１の発
明と同様の作用・効果が得られる。ここで、球状化黒鉛
鋳鉄部品がシリンダブロックであって、本体部では球状
化黒鉛鋳鉄組織が形成されて強度及び剛性が高められる
一方、ピストンとの激しい摺動部となるライナ部では片
状黒鉛鋳鉄組織が形成されて耐摩耗性が高められる。し
たがって、十分な強度及び剛性を確保しつつシリンダブ
ロックを薄肉化・軽量化することができ、かつライナ部
の耐摩耗性を十分に高めることができる。また、ライナ
部を鋳造時に本体部と一体形成することができるので、
ライナ部を別途形成する必要がなく、製造コストが低減
される。

【００２０】第３の発明によれば、球状化黒鉛鋳鉄部品
は、本体部が球状化黒鉛鋳鉄で形成され、摺動部が片状
黒鉛鋳鉄で形成されているので、本体部の強度及び剛性
を十分に確保しつつ摺動部の耐摩耗性を高めることがで
きる。

【００２１】第４の発明によれば、基本的には第３の発
明と同様の作用・効果が得られる。、ここで、球状化黒
鉛鋳鉄部品がシリンダブロックであって、本体部が球状
化黒鉛鋳鉄で形成されて強度及び剛性が高められる一
方、ピストンとの激しい摺動部であるシリダボア(ライ
ナ部)が片状黒鉛鋳鉄組織で形成されて耐摩耗性が高め
られている。したがって、十分な強度及び剛性を確保し
つつシリンダブロックを薄肉化・軽量化することがで
き、かつシリダボア(ライナ部)の耐摩耗性を十分に高め
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかるシリンダブロックの鋳造に用
いられる鋳型の立面断面説明図である。

【図２】 図１に示す鋳型の平面断面説明図である。

【図３】 本発明にかかるシリンダブロックの斜視図で
ある。

【図４】 本発明にかかるシリンダブロックの本体部の
金属組織(ダクタイル鋳鉄組織)の顕微鏡写真である。

【図５】 本発明にかかるシリンダブロックのライナ部
の金属組織(片状黒鉛鋳鉄組織)の顕微鏡写真である。

【符号の説明】

ＤＣ…鋳型 １…主型 ２…キャビティ ３,４…第１,第２中子 ５…硫化鉄層 １０…シリンダブロック １１…ライナ部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 摺動部を備えた球状化黒鉛鋳鉄部品の製
   造方法であって、 鋳型の、上記摺動部に対応する部位に黒鉛球状化抑制材
   を配置し、この後鋳型に球状化黒鉛鋳鉄の溶湯を注湯
   し、球状化黒鉛鋳鉄部品を鋳造するようにしたことを特
   徴とする球状黒鉛化鋳鉄部品の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載された球状化黒鉛鋳鉄部
   品の製造方法において、 球状化黒鉛鋳鉄部品が、摺動
   部となるライナ部を備えたシリンダブロックであって、
   かつ黒鉛球状化抑制材が硫化鉄であることを特徴とする
   球状化黒鉛鋳鉄部品の製造方法。
3. 【請求項３】 摺動部を備えた球状化黒鉛鋳鉄部品であ
   って、 摺動部の表面付近のみ組織が片状黒鉛鋳鉄に改質されて
   いることを特徴とする球状化黒鉛鋳鉄部品。
4. 【請求項４】 請求項３に記載された球状化黒鉛鋳鉄部
   品において、 球状化黒鉛鋳鉄部品が、摺動部であるライナ部を備えた
   シリンダブロックであって、ライナ部をなすシリダボア
   の表面付近のみ組織が片状黒鉛鋳鉄に改質されているこ
   とを特徴とする球状化黒鉛鋳鉄部品。